KR20220029287A - 핫스탬핑용 하이브리드 가열 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 핫스탬핑용 하이브리드 가열 장치에 관한 것으로, 제1,2 접촉부재와, 접촉부재 이동유닛, 및 가열원을 포함한다. 제1,2 접촉부재는 목표 온도로 가열된 상태로 블랭크의 양쪽 면에 각각 접촉되어 블랭크를 전도 가열한다. 접촉부재 이동유닛은 제1,2 접촉부재를 상호 간에 근접시키거나 이격시킨다. 가열원은 제1,2 접촉부재를 가열한다.

Description

핫스탬핑용 하이브리드 가열 장치{Hybrid heating apparatus for hot stamping}
본 발명은 핫스탬핑 공정에서 블랭크(blank) 등의 소재를 가열하는 기술에 관한 것이다.
최근 세계 각국의 연비, 배출가스 및 충돌 규제의 강화와 더불어 친환경 자동차 기술의 대두로 인해 차체 경량화는 필수적 요소이다. 이를 위해 핫스탬핑 기술이 지속적 개발되고 있으며, 현재까지 핫스탬핑 기술을 적용한 차체 부품의 수량이 지속적 증가 추세에 있다.
핫스탬핑은 소재를 900℃ 이상 가열한 후 금형 내에서 성형과 동시에 급속 냉각시켜 성형품을 제조하는 공정이다. 현재 핫스탬핑 공정에서 고온의 분위기 가스를 이용하여 소재를 가열하는 구성의 가열 장치는 1) 에너지 과다 소비, 2) 높은 블랭크 가열 시간, 3) 대형 가열로에 따른 공간 과다 소요 등과 같은 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 통전 가열, 고주파 유도 가열 등 대체 가열 기술을 개발하고 적용하고 있으나, 효과는 미비한 실정이다.
본 발명의 과제는 에너지 효율 증대 및 생산 사이클 타임 감소를 도모할 수 있고, 공간 활용 효율을 증가시킬 수 있으며, 제조 비용을 절감할 수 있는 핫스탬핑용 하이브리드 가열 장치를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 핫스탬핑용 하이브리드 가열 장치는 제1,2 접촉부재와, 접촉부재 이동유닛, 및 가열원을 포함한다. 제1,2 접촉부재는 목표 온도로 가열된 상태로 블랭크의 양쪽 면에 각각 접촉되어 블랭크를 전도 가열한다. 접촉부재 이동유닛은 제1,2 접촉부재를 상호 간에 근접시키거나 이격시킨다. 가열원은 제1,2 접촉부재를 가열한다.
본 발명에 따르면, 블랭크의 가열 시간을 단축시켜 전력 소모량 감소에 따른 에너지 효율 증대 및 생산 사이클 타임 감소를 도모할 수 있고, 가열로 규모 축소에 따른 공감 활용 효율을 증가시킬 수 있으며, 제조 비용 축소에 따른 고강도 차체 부품의 원가를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 블랭크를 직접적으로 통전 가열하는 것보다 블랭크 형상과 무관하게 블랭크를 균일하게 가열할 수 있으므로, 적용 범위 확대에 유리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫스탬핑용 하이브리드 가열 장치에 대한 정면 구성도이다.
도 2는 도 1에 대한 측면 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 핫스탬핑용 하이브리드 가열 장치에 의해 블랭크가 가열되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 제1,2 접촉부재의 다른 예를 나타낸 측면 구성도이다.
도 5는 가열원의 다른 예를 나타낸 구성도이다.
도 6은 가열원의 또 다른 예를 나타낸 구성도이다.
도 7은 가열원의 또 다른 예를 나타낸 구성도이다.
본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫스탬핑용 하이브리드 가열 장치에 대한 정면 구성도이다. 도 2는 도 1에 대한 측면 구성도이다. 도 3은 도 1에 도시된 핫스탬핑용 하이브리드 가열 장치에 의해 블랭크가 가열되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핫스탬핑용 하이브리드 가열 장치(100)는 제1,2 접촉부재(110, 120)와, 접촉부재 이동유닛(130), 및 가열원(140)을 포함한다.
제1,2 접촉부재(110, 120)는 목표 온도로 가열된 상태로 블랭크(10)의 양쪽 면에 각각 접촉되어 블랭크(10)를 전도 가열한다. 여기서, 블랭크(10)는 Al-Si 코팅된 보론강, 알루미늄, 마그네슘 등의 판재가 설정 크기로 재단된 것일 수 있다.
제1,2 접촉부재(110, 120)는 각각 판상 구조로 이루어질 수 있다. 제1,2 접촉부재(110, 120)는 각각 넓은 양쪽 면이 상하를 향하여 서로 마주보는 상태로 배치될 수 있다. 제1,2 접촉부재(110, 120)는 각각 블랭크(10)보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 따라서, 제1,2 접촉부재(110, 120)는 최대한 넓은 면적으로 블랭크(10)의 상,하면에 접촉됨으로써, 가열된 상태에서 블랭크(10)를 열전도 원리로 효과적으로 전도 가열시킬 수 있다.
제1,2 접촉부재(110, 120)는 각각 단일체로 구성될 수 있다. 제1,2 접촉부재(110, 120)는 쌍을 이룰 수 있다. 제1,2 접촉부재(110, 120)는 1,000℃까지 승온하여 블랭크(10)에 열전도할 수 있다. 제1,2 접촉부재(110, 120)는 고온 사용성이 용이하며, 열 전도성 및 열 충격성이 높은 공지의 다양한 재질로 이루어질 수 있다.
제1 접촉부재(110)는 한쪽으로부터 투입되는 블랭크(10)를 상면에 얹어서 적재할 수 있다. 제2 접촉부재(120)는 하면이 제1 접촉부재(110)의 상면과 마주한 상태로 제1 접촉부재(110)의 상측에 배치될 수 있다. 제2 접촉부재(120)는 제1 접촉부재(110)의 상면에 적재된 블랭크(10)로 하강하여 블랭크(10)를 가압함으로써, 제1 접촉부재(110)와 함께 블랭크(10)의 상,하면에 접촉된 상태로 유지될 수 있다.
제1,2 접촉부재(110, 120)는 단열재(150)들에 의해 각각 단열될 수 있다. 단열재(150)들은 제1,2 접촉부재(110, 120)의 각 블랭크(10) 접촉 부위를 제외한 부위를 감싸서 단열시킨다. 따라서, 제1,2 접촉부재(110, 120)는 열손실이 차단되어 최소화된 상태로 각 블랭크(10) 접촉 부위를 통해 블랭크(10)를 더욱 효과적으로 전도 가열시킬 수 있다.
후술하겠지만, 가열원(140)이 저항 히터(141)들을 포함하는 경우, 단열재(150)들은 단열뿐 아니라 절연하는 2가지 기능을 하는 재질로 이루어짐으로써, 저항 히터(141)들에 전류가 인가되는 동안 주변을 절연시킬 수 있다. 단열재(150)들은 전술한 기능을 수행하는 범주에서 세라믹 등과 같은 다양한 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 제1,2 접촉부재(110, 120) 중 어느 하나가 생략될 수도 있으며, 이 경우 생략된 접촉부재 대신 지지체에 의해 블랭크(10)를 지지하도록 구성될 수도 있다. 지지체는 단열 재질로 이루어질 수 있다.
접촉부재 이동유닛(130)은 제1,2 접촉부재(110, 120)를 상호 간에 근접시키거나 이격시킨다. 접촉부재 이동유닛(130)은 제2 접촉부재(120)가 제1 접촉부재(110)로부터 상방으로 이격된 상태에서 제2 접촉부재(120)를 하강시켜 제1 접촉부재(110)에 근접시키고, 제2 접촉부재(120)가 제1 접촉부재(110)에 근접된 상태에서 제2 접촉부재(120)를 상승시켜 제1 접촉부재(110)로부터 상방으로 이격시킬 수 있다.
따라서, 블랭크(10)는 제1,2 접촉부재(110, 120)의 이격된 사이로 투입되어 제1 접촉부재(110)에 얹어져 적재된 상태에서 제2 접촉부재(120)의 하강에 따라 제1 접촉부재(110)에 의해 가압되므로, 블랭크(10)의 상하면이 제1,2 접촉부재(110, 120)에 의해 가압되어 접촉된 상태로 유지할 수 있게 된다. 이 상태에서, 블랭크(10)는 가열 상태의 제1,2 접촉부재(110, 120)에 의해 전도 가열된다.
접촉부재 이동유닛(130)은 유압 실린더나 공압 실린더 등과 같은 리니어 액추에이터를 포함하여 구성될 수 있다. 접촉부재 이동유닛(130)은 리니어 액추에이터의 가동자가 연결 프레임을 매개로 제2 접촉부재(120)에 연결됨으로써, 제2 접촉부재(120)를 승강시킬 수 있다. 접촉부재 이동유닛(130)은 핫스탬핑용 하이브리드 가열 장치(100)를 전반적으로 제어하는 컨트롤러(미도시)에 의해 제어될 수 있다.
다른 예로, 도시하고 있지 않지만, 접촉부재 이동유닛(130)은 제2 접촉부재(120)가 제1 접촉부재(110)로부터 상방으로 이격된 상태에서 제1 접촉부재(110)를 상승시켜 제2 접촉부재(120)에 근접시키고, 제1 접촉부재(110)가 제2 접촉부재(120)에 근접된 상태에서 제1 접촉부재(110)를 하강시켜 제2 접촉부재(120)로부터 하방으로 이격시킬 수도 있다.
물론, 접촉부재 이동유닛(130)은 제1 접촉부재(110)를 상승시킴과 동시에 제2 접촉부재(120)를 하강시켜 제1,2 접촉부재(110, 120)를 상호 근접시키고, 제1 접촉부재(110)를 하강시킴과 동시에 제2 접촉부재(120)를 상승시켜 제1,2 접촉부재(110, 120)를 상호 이격시킬 수도 있다.
한편, 접촉부재 이동유닛(130)은 제1,2 접촉부재(110, 120)가 블랭크(10)를 전도 가열하는 동안 블랭크(10)에 가해지는 제1,2 접촉부재(110, 120)의 접촉 가압력을 조정하여, 접촉 가압력에 따른 블랭크(10)의 표면 손상, 예컨대 블랭크(10)의 코팅층 파괴 등을 방지하도록 할 수 있다. 블랭크(10)는 전도 가열되어 온도가 상승함에 따라 열팽창하는데, 블랭크(10)의 열팽창으로 인해 블랭크(10)에 가해지는 접촉 가압력이 증가함으로써, 블랭크(10)의 표면 손상을 일으킬 수 있다.
접촉부재 이동유닛(130)은 제1,2 접촉부재(110, 120)가 블랭크(10)를 전도 가열하는 동안 블랭크(10)의 열팽창량에 따른 제1,2 접촉부재(110, 120)의 접촉 가압력을 조정하여, 블랭크(10)의 표면 손상을 방지하도록 할 수 있다. 접촉부재 이동유닛(130)은 가동자의 스트로크를 변화시킴에 따라 제1,2 접촉부재(110, 120)의 접촉 가압력을 조정할 수 있다.
여기서, 블랭크(10)의 열팽창량과 접촉 가압력 조정값 간의 상관 관계는 실험이나 시뮬레이션 등을 통해 미리 구해질 수 있으며, 접촉부재 이동유닛(130)은 미리 구해진 상관 관계를 기반으로 블랭크(10)의 열팽창량에 따라 접촉 가압력을 조정할 수 있다. 일 예로, 접촉부재 이동유닛(130)은 블랭크(10)의 열팽창량 증가에 반비례하여 접촉 가압력을 감소시킬 수 있다.
가열원(140)은 제1,2 접촉부재(110, 120)를 가열한다. 일 예로, 가열원(140)은 저항 히터(141)들과, 전극(142)들을 포함할 수 있다.
저항 히터(141)들은 저항 발열해서 제1,2 접촉부재(110, 120)에 열을 공급한다. 저항 히터(141)들은 통전되어 가열된다. 즉, 저항 히터(141)들은 전기저항력을 갖고서, 전류가 흘렀을 때 발생하는 줄(joule) 열에 의해 발열할 수 있다.
저항 히터(141)는 전기저항이 높고, 고온 사용성이 용이하며, 열 전도성이 높은 재질로 이루어질 수 있다. 저항 히터(141)들은 각각 칸탈(Kanthal) 등과 같은 금속 재질로 이루어질 수 있다. 칸탈은 철을 주체로 하고 크로뮴, 알루미늄 등이 합해진 합금의 상품명이다. 칸탈은 높은 온도에 잘 견디고 전기저항력이 큰 특성을 갖는다. 저항 히터(141)들은 1,200℃ 까지 승온하여 제1,2 접촉부재(110, 120)에 열 전도할 수 있다.
전극(142)들은 외부 전원을 공급받아 저항 히터(141)들에 전류를 인가한다. 전극(142)들은 저항 히터(141)의 양쪽 단에 각각 장착된다. 전극(142)들은 외부 전원에 의해 전압이 인가되어 저항 히터(141)에 전류가 흐를 수 있게 한다. 전극(142)은 베릴륨 동과 같은 다양한 도전성 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 전술한 예와 같이, 가열원(140)이 저항 히터(141)들을 포함하는 경우, 제1,2 접촉부재(110, 120)는 접촉 상태의 블랭크(10)를 저항 히터(141)들로부터 절연시키도록 절연성을 가질 수 있다. 따라서, 저항 히터(141)들은 제1,2 접촉부재(110, 120)에 대한 블랭크(10)의 투입 전에 전원 공급된 후 제1,2 접촉부재(110, 120)에 의한 블랭크(10)의 접촉 가열 동안 전원 차단되지 않고 블랭크(10)의 취출 후까지 전원 공급된 상태로 유지되므로, 블랭크(10)의 열처리 공정 전반에 걸쳐 상시 전원 공급될 수 있다.
그 결과, 본 실시예의 경우, 저항 히터(141)들은 제1,2 접촉부재(110, 120)에 대한 블랭크(10)의 투입 전에 전원 공급되고 제1,2 접촉부재(110, 120)에 의한 블랭크(10)의 접촉 가열 동안 전원 차단되었다가, 블랭크(10)의 취출 후 다시 전원 공급되는 경우와 비교하면, 가열 효율 향상 및 전력 소비 절감에 유리할 수 있다.
추가 양상으로, 핫스탬핑용 하이브리드 가열 장치(100)는 저항 히터(141)들이 발열되는 동안 저항 히터(141)들의 열변형을 제어해서 제1,2 접촉부재(110, 120)에 균일한 상태로 접촉되도록 하는 열변형 제어유닛(160)을 포함할 수 있다.
저항 히터(141)들은 발열로 온도가 상승함에 따라 열변형되는데, 열변형으로 인해 응력이 변화하여 제1,2 접촉부재(110, 120)에 균일하게 접촉되지 않을 수 있다. 열변형 제어유닛(160)은 제1,2 접촉부재(110, 120)가 블랭크(10)를 전도 가열하는 동안 저항 히터(141)들의 열변형 응력을 설정 값으로 유지시키도록 제어함으로써, 저항 히터(141)들을 제1,2 접촉부재(110, 120)에 균일하게 접촉시킬 수 있다. 그 결과, 제1,2 접촉부재(110, 120)가 균일하게 가열되어 블랭크(10)를 균일하게 가열시킬 수 있다.
열변형 제어유닛(160)은 로드셀(161)들과 액추에이터(162)들을 포함할 수 있다. 로드셀(161)들은 저항 히터(141)들의 열변형 응력을 검출한다. 로드셀(161)은 전극(142)에 연결될 수 있다. 로드셀(161)은 응력값의 표기가 가능한 인디케이터를 포함할 수 있다.
액추에이터(162)들은 로드셀(161)들에 의해 검출된 열변형 응력 값에 따라 저항 히터(141)들의 열변형을 제어한다. 저항 히터(141)의 한쪽 단이 고정된 상태에서, 액추에이터(162)는 저항 히터(141)의 다른 쪽 단을 저항 히터(141)의 길이 방향으로 신장 또는 수축시킴에 따라 저항 히터(141)의 장력을 조정함으로써, 저항 히터(141)가 일정 수준의 평탄도를 유지할 수 있게 한다.
액추에이터(162)들은 컨트롤러에 의해 PLC 프로그래밍 등으로 제어될 수 있다. 여기서, 컨트롤러는 저항 히터(141)의 열팽창시 로드셀(161)로부터 측정된 응력 값이 기준 응력 값에 도달할 때까지 저항 히터(141)를 신장시키도록 액추에이터(162)를 구동시킬 수 있다. 그리고, 컨트롤러는 저항 히터(141)의 열수축시 로드셀(161)로부터 측정된 응력 값이 기준 응력 값에 도달할 때까지 저항 히터(141)를 수축시키도록 액추에이터(162)를 구동시킬 수 있다.
액추에이터(162)는 기어비를 활용하여 작은 용량으로 최대한 큰 힘을 사용할 수 있는 모터로 구성될 수 있다. 모터는 기어 모터, 서보 모터 등과 같은 공지의 모터로 구성될 수 있다. 다른 예로, 액추에이터(162)는 유압 실린더나 공압 실린더 등과 같은 리니어 액추에이터를 포함하여 구성될 수도 있다. 또한, 스프링이 액추에이터(162) 대신 저항 히터에 탄성력을 가해 저항 히터(141)의 열변형 응력을 제어하도록 구성될 수도 있다.
저항 히터(141)는 복수의 분할편(141a)들이 일렬로 배열되어 조합된 구조로 이루어질 수 있다. 분할편(141a)들은 열팽창시 상호 간섭을 일으키지 않게 일정 간격으로 배열될 수 있다. 이 경우, 열변형 제어유닛(160)은 저항 히터(141)의 분할편(141a)들을 1개씩 또는 복수 개씩 그루핑해서 분할편(141a)들의 열변형 응력을 개별적으로 제어할 수 있다. 즉, 로드셀(161)과 액추에이터(162)는 1조를 이루어, 1개의 분할편(141a)에 일대일 대응되거나, 복수 개의 분할편(141a)들에 대응될 수 있다.
전술한 핫스탬핑용 하이브리드 가열 장치(100)의 작용 예에 대해 설명하면 다음과 같다.
제1,2 접촉부재(110, 120)가 접촉부재 이동유닛(130)에 의해 상호 이격된 상태에서, 저항 히터(141)들에 전극(142)들을 통해 전류가 인가되어 저항 발열한다. 그러면, 제1,2 접촉부재(110, 120)는 저항 히터(141)들에 의해 가열된다. 제1,2 접촉부재(110, 120)가 목표 온도까지 가열되면, 제1,2 접촉부재(110, 120)의 이격된 사이로 블랭크(10)가 투입된다.
그러면, 블랭크(10)는 제1 접촉부재(110)에 안착되어 접촉된다. 그 다음, 제2 접촉부재(120)가 접촉부재 이동유닛(130)에 의해 하강하여 블랭크(10)에 접촉된다. 이때, 제2 접촉부재(120)가 상사점에 대기해 있는 상태에서, 블랭크(10)가 제1 접촉부재(110)에 의해 전도 가열되고 제2 접촉부재(120)에 의해 복사 가열되어 설정 시간 동안 균일 열팽창한 후, 제2 접촉부재(120)가 하강하여 블랭크(10)에 접촉될 수 있다. 물론, 제2 접촉부재(120)는 블랭크(10)가 제1 접촉부재(110)에 안착됨과 동시에 하강해서 블랭크(10)에 접촉될 수도 있다.
그러면, 블랭크(10)는 양쪽 면이 제1,2 접촉부재(110, 120)에 접촉되어 전도 가열된다. 블랭크(10)가 전도 가열하는 동안, 저항 히터(141)들은 열변형 제어유닛(160)에 의해 열변형 응력이 제어되어 제1,2 접촉부재(110, 120)에 균일한 상태로 접촉될 수 있다.
블랭크(10)가 설정 온도까지 가열되면, 제2 접촉부재(120)는 접촉부재 이동유닛(130)에 의해 상승하여 블랭크(10)로부터 이격된다. 그 다음, 블랭크(10)는 제1,2 접촉부재(110, 120)로부터 취출된다. 이때, 저항 히터(141)들은 블랭크(10) 가열 동안에도 전원이 차단되지 않고 계속 공급되므로, 블랭크(10) 가열 동안 전원이 차단되었다가 블랭크(10) 취출 후 전원이 다시 공급되는 것보다, 가열 효율을 높이고 전력 소비량을 절감할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예의 핫스탬핑 하이브리드 가열 장치(100)는 가열원(140)에 의해 제1,2 접촉부재(110, 120)를 목표 온도까지 승온시킨 후, 제1,2 접촉부재(110, 120)의 열을 블랭크(10)에 전도시키는 방식으로 블랭크(10)를 가열한다.
따라서, 본 실시예의 핫스탬핑 하이브리드 가열 장치(100)는 고온의 분위기 가스에 의해 대류 방식으로 블랭크(10)를 가열하는 분위기 가열 장치보다 블랭크(10)의 가열 시간을 단축시켜 전력 소모량 감소에 따른 에너지 효율 증대 및 생산 사이클 타임 감소를 도모할 수 있고, 가열로 규모 축소에 따른 공감 활용 효율을 증가시킬 수 있으며, 제조 비용 축소에 따른 고강도 차체 부품의 원가를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 실시예의 핫스탬핑 하이브리드 가열 장치(100)는 블랭크(10)를 직접적으로 통전 가열하는 것보다 블랭크(10) 형상과 무관하게 블랭크(10)를 균일하게 가열할 수 있으므로, 적용 범위 확대에 유리할 수 있다.
한편, 도 4는 제1,2 접촉부재의 다른 예를 나타낸 측면 구성도이다.
도 4에 도시된 바에 따르면, 제1 접촉부재(110)는 복수의 제1 접촉편(110a)들이 일렬로 배열되어 조합된 구조로 이루어질 수 있다. 제1 접촉편(110a)들은 열팽창시 상호 간섭을 일으키지 않게 일정 간격으로 배열될 수 있다.
또한, 제2 접촉부재(120)는 복수의 제2 접촉편(120a)들이 일렬로 배열되어 조합된 구조로 이루어질 수 있다. 제2 접촉편(120a)들은 열팽창시 상호 간섭을 일으키지 않게 일정 간격으로 배열될 수 있다.
제1,2 접촉부재(110, 120)는 인접한 2개의 제1 접촉편(110a)들 사이에 1개의 제2 접촉편(120a)이 배치되어 일부 중첩되는 방식으로 구성될 수 있다. 따라서, 블랭크(10)는 제1,2 접촉부재(110, 120)에 의해 균일하게 가열될 수 있다.
저항 히터(141)의 분할편(141a)은 1개의 제1 접촉편(110a)에 1개 또는 복수 개씩 대응되어 배치될 수 있다. 또한, 저항 히터(141)의 분할편(141a)은 1개의 제2 접촉편(120a)에 1개 또는 복수 개씩 대응되어 배치될 수 있다.
한편, 가열원은 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같은 예들로 다양하게 구성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 가열원은 히터 카트리지(241)들을 포함할 수 있다. 히터 카트리지(241)들은 제1,2 접촉부재(110, 120)에 내장된 상태로 외부 전원을 공급받아 발열해서 제1,2 접촉부재(110, 120)에 열을 공급한다. 히터 카트리지(241)들은 제1 접촉부재(110)에 등간격으로 배열되어 제1 접촉부재(110)를 균일 가열할 수 있다. 히터 카트리지(241)들은 제2 접촉부재(120)에 등간격으로 배열되어 제2 접촉부재(120)를 균일 가열할 수 있다. 히터 카트리지(241)들은 제1,2 접촉부재(110, 120)에 교대로 배열되어 블랭크(10)를 균일 가열할 수 있다.
히터 카트리지(241)는 외부 전원에 의해 내부 전열선에 전류 공급되면, 내부 전열선이 저항 발열하는 구성으로 이루어질 수 있다. 히터 카트리지(241)는 전술한 기능을 수행하는 범주에서 공지의 다양한 구성으로 이루어질 수 있다. 히터 카트리지(241)에 상시 전원 공급되도록 제1,2 접촉부재(110, 120)가 절연성을 갖거나, 히터 카트리지(241)의 외부가 절연성 재질로 코팅 처리될 수 있다.
도 6을 참조하면, 가열원은 저항 코일(341)과 열전달물질(342)을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1,2 접촉부재(110, 120)는 내부에 캐비티(C)를 각각 갖는다. 저항 코일(341)은 제1,2 접촉부재(110, 120)의 캐비티(C)에 수용된 상태로 외부 전원을 공급받아 저항 발열해서 제1,2 접촉부재(110, 120)에 열을 공급한다.
열전달물질(342)은 제1,2 접촉부재(110, 120)의 캐비티(C)에 충전되어 저항 코일(341)의 열을 제1,2 접촉부재(110, 120)로 전달한다. 따라서, 저항 코일(341)의 열은 열전달물질(342)을 통해 제1,2 접촉부재(110, 120)로 더욱 효과적으로 전달될 수 있다. 열전달물질(342)은 구리 등의 재질로 이루어질 수 있다. 저항 코일(341)에 상시 전원 공급되도록 제1,2 접촉부재(110, 120)가 절연성을 갖거나, 저항 코일(341) 외부가 절연성 재질로 코팅 처리될 수 있다.
도 7을 참조하면, 가열원은 가스 버너(441)들을 포함할 수 있다. 가스 버너(441)들은 가스 연소열로 제1,2 접촉부재(110, 120)를 가열할 수 있다. 이 경우, 가스 버너(441)들은 블랭크(10)의 열처리 공정 전반에 걸쳐 제1,2 접촉부재(110, 120)를 상시 가열하여 가열 효율을 높일 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
110..제1 접촉부재 120..제2 접촉부재
130..접촉부재 이동유닛 140..가열원
141..저항 히터 142..전극
150..단열재 160..열변형 제어유닛
161..로드셀 162..액추에이터
241..히트 카트리지 341..저항 코일
342..열전달물질 441..가스 버너

Claims (5)

  1. 목표 온도로 가열된 상태로 블랭크의 양쪽 면에 각각 접촉되어 블랭크를 전도 가열하는 제1,2 접촉부재;
    상기 제1,2 접촉부재를 상호 간에 근접시키거나 이격시키는 접촉부재 이동유닛; 및
    상기 제1,2 접촉부재를 가열하는 가열원;
    을 포함하는 핫스탬핑용 하이브리드 가열 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열원은,
    저항 발열해서 상기 제1,2 접촉부재에 열을 공급하는 저항 히터들과,
    외부 전원을 공급받아 상기 저항 히터들에 전류를 인가하는 전극들을 포함하며;
    상기 제1,2 접촉부재는 접촉 상태의 블랭크를 상기 저항 히터들로부터 절연시키도록 절연성을 갖는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑용 하이브리드 가열 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 저항 히터들이 발열되는 동안 상기 저항 히터들의 열변형을 제어해서 상기 제1,2 접촉부재에 균일한 상태로 접촉되도록 하는 열변형 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑용 하이브리드 가열 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가열원은,
    상기 제1,2 접촉부재에 내장된 상태로 외부 전원을 공급받아 발열해서 상기 제1,2 접촉부재에 열을 공급하는 히터 카트리지들을 포함하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑용 하이브리드 가열 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1,2 접촉부재는 내부에 캐비티를 각각 가지며;
    상기 가열원은,
    상기 제1,2 접촉부재의 캐비티에 수용된 상태로 외부 전원을 공급받아 저항 발열해서 상기 제1,2 접촉부재에 열을 공급하는 저항 코일과,
    상기 제1,2 접촉부재의 캐비티에 충전되어 상기 저항 코일의 열을 상기 제1,2 접촉부재로 전달하는 열전달물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑용 하이브리드 가열 장치.
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